SnO_2薄膜的制备及其光电特性

以高纯Sn丝为蒸发源,采用真空热蒸发法在石英衬底上沉积了厚度为205nm的金属Sn薄膜.随后,在高纯氧氛围中于200~500℃条件下进行氧化处理.利用X线衍射仪、拉曼光谱仪、分光光度计和数字源表测量了不同氧化温度下样品的结构、光学、电学特性.结构测量表明,不同氧化温度会产生不同结晶状态的氧化产物,提高氧化温度可得到单一、稳定的四方晶系SnO_2.光学测量结果证实,随氧化温度的升高,薄膜样品的光学带隙增大,电流-电压测试表明薄膜电阻率随氧化温度的升高而降低.     

SnO2薄膜与n-SnO2/p-Si异质结光电特性的研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,建立SnO2超晶胞模型并进行几何结构优化,对其能带结构进行了模拟计算．结果显示,导带底和价带顶位于G点处,表明SnO2是一种直接带隙半导体．同时,采用脉冲激光沉积法分别在蓝宝石衬底和Si衬底上制备出SnO2薄膜及n-SnO2/p-Si异质结．扫描电镜结果表明,SnO2薄膜晶粒均匀．霍尔测试结果表明,SnO2薄膜载流子浓度高达1.39X1020cm-3．吸收谱测试表明,SnO2薄膜光学带隙为3.37eV．n-SnO2/p-Si异质结的I-V曲线显示出其良好的整流特性．     

电子束蒸发制备的ZnS薄膜的物相结构和光学性能

用电子束蒸发法在不同衬底温度下制备了厚度为100nm左右的ZnS薄膜,利用X射线衍射(XRD)、紫外—可见光分光光度计(UV-vis Spectrophotometer)研究了ZnS薄膜的晶体结构、光学性能,分析了衬底温度对ZnS薄膜结构与光学特性的影响.结果表明:不同衬底温度下制备的ZnS薄膜均具有闪锌矿结构(111)面择优取向生长的特征;衬底温度为200℃时制备的ZnS薄膜的(111)晶面衍射峰最强,半高宽最小,晶粒最大;制备的ZnS薄膜对可见光有良好的透过性,由于量子尺寸效应,电子束蒸发制备的ZnS薄膜光学带隙大于ZnS粉末的带隙.     

全In组分可调InGaN的分子束外延生长

Ⅲ族氮化物InxGa1-xN合金为直接带隙半导体,其禁带宽度随着In组分变化从3.43 e V(Ga N)到0.64e V(In N)连续可调,波长范围覆盖了0.3–1.9μm,具有电子饱和速度高和光学吸收系数大等特点,是制备高效率全光谱太阳能电池和白光照明器件的理想材料.由于缺少合适的衬底,In N和InxGa1-xN薄膜通常生长在蓝宝石或Ga N模板上.本论文综述了采用MBE方法,在蓝宝石衬底和Ga N模板上生长了In N和全组分InxGa1-xN薄膜的生长行为和材料物理性质.利用MBE边界温度控制法在蓝宝石衬底上生长高室温电子迁移率的InN薄膜,利用温度控制外延法在Ga N/蓝宝石模板上制备了全组分InxGa1-xN薄膜.     

衬底温度和溅射功率对AZO薄膜性能的影响

采用RF磁控溅射法在载玻片上制备了可用于电极材料的掺Al氧化锌(AZO)透明导电薄膜,并对不同衬底温度和溅射功率下制备的AZO薄膜结构、光电性能进行了表征分析.结果表明:各种工艺条件下沉积的AZO薄膜均具有明显的(002)择优取向,没有改变ZnO六方纤锌矿结构;薄膜电阻率随衬底温度升高而减小,随溅射功率增加先减小后增大,衬底温度400℃、溅射功率200W时最小,为1.53×10-5Ω.m;可见光平均透射率均在80%以上,光学带隙与载流子浓度变化趋势一致,最大值为3.52eV.     

衬底温度对氮化锌薄膜特性的影响

采用直流磁控溅射的方法,在不同温度的玻璃衬底上生长Zn3N2薄膜.研究了衬底温度对样品的微结构、表面形貌以及光学性质的影响.结果表明,随着衬底温度的升高,生长的Zn3N2薄膜择优取向增多;晶粒尺寸逐渐变大;Zn3N2薄膜间接光学带隙由1.86 eV逐渐增大到2.26 eV.     

NiCo2O4外延薄膜的制备及其结构依赖的电输运性能

采用脉冲激光沉积技术在不同衬底材料上沉积了NiCo_2O_4(111)外延薄膜,分别利用反射式高能电子衍射、X线衍射及原子力显微镜表征了NiCo_2O_4外延薄膜的晶体结构和表面特征,测试了2种不同衬底材料上NiCo_2O_4外延薄膜的电输运性质,分析了薄膜的电输运有效激活能与温度的关系.研究发现,2种不同衬底上NiCo_2O_4外延薄膜的电输运性质具有完全不同的特征,且均表现出好的导电性.所得研究结果可以为NiCo_2O_4薄膜在自旋电子器件中的应用提供重要的实验指导和现实参考.     

退火温度对Zn_(1-x)Cd_xO薄膜的结构和光学性能的影响

利用直流反应磁控溅射的方法和后退火技术在石英衬底上制备了Zn_(1-x)Cd_xO(x=0.5)薄膜.利用XRD、XPS、TEM、Absorption及PL等详细地研究了退火温度对薄膜的结构和光学性能的影响.结果表明:原生未退火的Zn_(1-x)Cd_xO薄膜具有纯ZnO的六角纤锌矿结构并且在(002)晶面方向上择优生长;当退火温度(Ta)从300℃增加到600℃时,观察到薄膜中出现了CdO杂相;而且,随着Ta的增加,Zn_(1-x)Cd_xO薄膜的光学带隙由2.08 e V增加至3.14 e V;相应地,近带边发光峰的峰位由588 nm减小到403 nm.     

衬底温度对钛镁掺杂氧化锌薄膜光学性能的影响

以石英玻璃作为衬底,采用射频磁控溅射技术沉积钛镁掺杂氧化锌(TMZO)薄膜样品.基于分光光度计测量的透射光谱数据,利用光学表征方法确定了薄膜样品的折射率、消光系数和光学能隙等光学参数,研究了衬底温度对TMZO样品光学性能的影响.结果表明,可见光区域所有薄膜的折射率均随波长增加而单调减小,表现为正常的色散关系,衬底温度对薄膜样品的透光性和光学参数具有明显的影响.衬底温度升高时,TMZO样品的可见光区平均透过率和光学能隙均呈现出先增后减的变化趋势,当衬底温度为300°C时,它们都具有最大值.     

磁控溅射制备TiO_2薄膜及其光学特性研究

采用直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备TiO2薄膜.用紫外-可见光分光光度计和AFM分别表征了薄膜的透射率和表面形貌,用包络线法详细研究了不同衬底温度下TiO2薄膜的光学特性.结果表明:薄膜在可见光波段有很高的透明度,且随着衬底温度的升高,薄膜的透射率略有增加,薄膜的折射率和吸收系数增大,薄膜的光学带隙减小;同时,薄膜表面粗糙度减小,薄膜变得平整.     

热处理温度对溶胶-凝胶法制备的Ce_(0.97)Co_(0.03)O_2薄膜结构和光学性能的影响

采用溶胶-凝胶法,在Si(100)衬底上制备了3%Co掺杂CeO2薄膜,研究了不同热处理温度对Ce0.97Co0.03O2薄膜结构和光学性质的影响。X射线衍射(XRD)表明,3%Co掺杂CeO2薄膜为多晶薄膜,且未破坏CeO2原有的结构,随着退火温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大。椭偏光谱法研究表明,Ce0.97Co0.03O2薄膜的光学常数(折射率n、消光系数k)随着退火温度增加而增大,光学带隙Eg随退火温度增加而减小,这是薄膜结构随退火温度增加发生变化所致。     

Cd含量对Zn_(1-x)Cd_xO薄膜的结构、光学和电学性能的影响

利用直流反应磁控溅射的方法和后退火技术在石英衬底上制备不同Cd含量的Zn_(1-x)Cd_xO(0≤x≤1)薄膜.利用XRD、XPS、TEM、Absorption及Hall等详细地对薄膜的结构、光学及电学性能进行了研究.研究发现:当x=0~0.2时,Zn_(1-x)Cd_xO薄膜为沿(002)方向择优生长的六角相结构;当x=0.5时,合金薄膜出现了六角相和立方相共存现象;当x≥0.8时,合金薄膜为沿(200)方向择优生长的立方相结构.结构为六角相时,合金薄膜的带隙从x=0时的3.25 e V减小到x=0.2时的2.75 e V;结构为立方相时,薄膜的带隙从x=0.8时的2.52 e V减小到x=1时的2.42 e V,带隙的变化很小.另外,霍尔测量结果表明,Cd含量对Zn_(1-x)Cd_xO薄膜的电学性质影响很大.     

黄铜矿结构CuInS2陶瓷和薄膜的制备及性能研究

采用固相烧结法,在真空管式炉中于960℃下保温2h,制备得到具有纯黄铜矿结构均匀致密的CuInS2陶瓷,所制备的陶瓷呈现P型导电且导电性能良好．此外,以自制的CuInS2陶瓷为靶材,采用脉冲激光沉积法在c轴取向的蓝宝石单晶衬底上制备得到高质量的外延CuInS2薄膜．XRD分析表明薄膜具有良好的沿（112）方向外延取向性,透射光谱测试分析得到薄膜光学带隙为1．4eV．     

衬底温度对Bi_2Se_3拓扑绝缘体薄膜生长影响的研究

文章利用分子束外延方法在蓝宝石衬底上制备Bi_2Se_3拓扑绝缘体薄膜,研究衬底温度对薄膜生长质量的影响。首先对370、380、390、400℃衬底温度下生长的Bi_2Se_3薄膜样品,利用反射高能电子衍射仪(reflection high-energy electron diffraction,RHEED)、原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)进行表面形貌的表征;利用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)和X射线能谱仪(energy dispersive X-ray spectroscopy,EDS)对样品的晶相和化学组分进行分析筛样。结果表明,衬底温度为390℃时制备的Bi_2Se_3薄膜表面平整、成分接近理想配比、结晶质量较好。最后利用综合物性测量系统测量了最佳衬底温度制备的样品的电学性质,表明样品为n型拓扑绝缘体薄膜。     

离子束溅射Ta_2O_5薄膜光学性质的热处理研究

使用离子束溅射法,在熔融石英衬底上沉积Ta_2O_5薄膜,并将Ta_2O_5薄膜置入100℃到500℃的环境中退火.通过XRD、透过率光谱、面吸收测试,研究了热退火温度对Ta_2O_5薄膜折射率与面吸收的影响.总结了退火温度与薄膜折射率与面吸收的对应关系,并给出简单的理论解释.该结论对Ta_2O_5薄膜的制备及光学性能调控提供一定的参考价值.     

天津赛法:精湛技艺绽放蓝宝石光辉

天津赛法晶片技术有限公司处在半导体照明产业链的起始环节——衬底材料的生产(晶片加工),是目前国内唯一的蓝宝石晶片生产厂家。说起蓝宝石,我们首先想到的是首饰上熠熠放光的晶体,而蓝宝石材料,是氮化物半导体衬底、集成电路衬底的首选材料。α-Al2O3单晶,即蓝宝石晶体,是目前最常用的GaN的外延衬底材料。众所周知,GaN是直接带隙材料,     

基于MOVPE和MBE法生成的GaN薄膜的反射、透射光谱测量

使用紫外-可见光分光光度计,研究用金属有机物气相外延(MOVPE)方法生成在蓝宝石衬底上的GaN薄膜的反射光谱、透射光谱以及用分子束外延(MBE)方法生成在碳化硅衬底上GaN薄膜的反射光谱,结果表明,所测的GaN薄膜和体材料的光学吸收边出现在364 nm附近,对应的禁带宽度为3.41 eV.在两种不同衬底上,薄膜的反射谱由于材料晶格常数和热膨胀系数的不同有所差别.     

脉冲激光沉积法生长的石英基ZnO薄膜特性

以石英为衬底,采用脉冲激光沉积法在多种衬底温度下生长ZnO薄膜。通过对石英基ZnO薄膜X射线衍射(XRD)和分光光度计的测量,分析了薄膜的多种结构和光学参数,研究了衬底温度对薄膜的结晶质量和光学性质的影响。XRD结果显示,衬底温度为500℃时得到结晶质量最佳的ZnO薄膜。分光光度计得到的透射图谱及其微分图谱表明,ZnO薄膜的禁带宽度随衬底温度的升高而减小。     

ZnO薄膜的椭圆偏振光谱研究

采用椭圆偏振光谱法,在1.50～4.50eV光谱范围内,研究了在蓝宝石衬底上使用分子束外延方法制备的纤锌矿结构ZnO薄膜的光学性质.对椭圆偏振光谱拟合结果表明,坦吉扩展(Tanguy extend)色散公式能更准确、方便地描述ZnO薄膜带边附近的折射率和消光系数的色散关系.提供了ZnO薄膜在1.50～4.50eV光谱范围内的寻常光(o光)和非常光(e光)折射率和消光系数色散关系,为定量分析ZnO薄膜带边附近各向异性的光学性质提供了依据.     

微正压、流动氩气下碳热还原法制备碳氧化铝的研究

研究了1 300～1 500℃、微正压+15 kPa、0.1 L/min流动氩气下,碳热还原法制备碳氧化铝.结果表明,以α-氧化铝和石墨为原料,1 400℃时开始生成Al_4O_4C,1 500℃时Al_4O_4C的含量反而降低,合成温度升高可能导致Al_4O_4C分解;以α-氧化铝、铝和石墨为原料,1 300℃时开始生成Al_4O_4C,Al粉的添加显著降低了Al_4O_4C的形成温度.1 500℃、60 min时,配比为n(α-Al_2O_3):n(Al):n(C)=4:4:3,Al_2O_3几乎完全反应,以Al_4O_4C为主要相,存在少量Al_4C_3;配比达到n(α-Al_2O_3):n(Al):n(C)=1:4:3时,Al_4O_4C消失,以Al_4C_3为主;原料中Al配比升高,Al_2O_3配比降低,产物中Al_4C_3含量增加.制备碳氧化铝的最佳条件是原料配比为n(α-Al_2O_3):n(Al):n(C)=4:4:3,合成温度1 500℃,保温时间90 min时,Al_4C_3消失,形成了含少量Al_2O_3的Al_4O_4C材料.不同原料配比下形成的碳氧化铝均以Al_4O_4C为主,未发现Al_2OC.